Entdecken Sie eine neue Art von hochreaktivem Material in der Atmosphäre

Reaktion: ROO + OH → ROOOH (Sauerstoffatome in rot). Quelle: Universität Kopenhagen

Erstmals wurde eine völlig neue Klasse chemischer Verbindungen entdeckt, die unter atmosphärischen Bedingungen superreaktiv sind. Forscher der Universität Kopenhagen haben in enger Zusammenarbeit mit ihren internationalen Kollegen die Bildung des sogenannten Trioxids dokumentiert – einer stark oxidierenden chemischen Verbindung, die das Potenzial hat, die menschliche Gesundheit und unser globales Klima zu beeinträchtigen.

Wasserstoffperoxid ist eine bekannte chemische Verbindung. Alle Peroxide enthalten zwei miteinander verbundene Sauerstoffatome, was sie hochreaktiv und oft brennbar und explosiv macht. Sie werden für alles verwendet, von der Zahn- und Haaraufhellung bis zur Wundreinigung und sogar als Raketentreibstoff. Aber auch in der Atmosphäre kommen Peroxide vor.

In den letzten Jahren wurde darüber spekuliert, ob Trioxide – chemische Verbindungen mit drei aneinander gebundenen Sauerstoffatomen und damit reaktiver als Peroxide – auch in der Atmosphäre vorkommen. Aber bisher ist dies noch nicht endgültig bewiesen.

„Das haben wir jetzt erreicht“, sagt Professor Henrik Grom Kjærgaard vom Fachbereich Chemie der Universität Kopenhagen. Kjærgaard ist der Hauptautor der Studie, die gerade in veröffentlicht wurde Wissenschaften. „Die Art der Verbindungen, die wir entdeckt haben, ist einzigartig in ihrer Struktur. Und weil sie stark oxidiert sind, bringen sie wahrscheinlich eine Reihe von Effekten mit sich, die wir noch nicht entdeckt haben.“

Hydroxide (ROOOH), wie sie genannt werden, sind eine völlig neue Klasse chemischer Verbindungen. Forscher der Universität Kopenhagen (UCPH) haben zusammen mit Kollegen des Leibniz Tropospheric Research Institute (TROPOS) und des California Institute of Technology (Caltech) gezeigt, dass sich diese Verbindungen unter atmosphärischen Bedingungen bilden.

Die Forscher zeigten auch, dass Hydrotrioxide während der atmosphärischen Zersetzung mehrerer bekannter und weit verbreiteter Substanzen, darunter Isopren und Dimethylsulfid, gebildet werden.

“Es ist sehr wichtig, dass wir jetzt durch direkte Beobachtung zeigen können, dass sich diese Verbindungen tatsächlich in der Atmosphäre bilden, und dass sie überraschend stabil sind und aus fast allen chemischen Verbindungen gebildet werden. Alle Spekulationen müssen jetzt ein Ende haben.” “, sagt Jing Chen, Ph.D. Student am Fachbereich Chemie und Zweitautor der Studie.

Hydrotrioxide werden in einer Reaktion zwischen zwei Arten von Radikalen gebildet. Forscher sagen voraus, dass fast alle chemischen Verbindungen in der Atmosphäre Wasserstoffoxide bilden werden, und schätzen ihre Lebensdauer auf Minuten bis Stunden. Dadurch ist es stabil genug, um mit vielen anderen Luftfahrzeugen zu interagieren.

Vermutlich in Aerosol absorbiert

Das Forscherteam glaubt auch, dass Kohlendioxid in der Lage ist, feine luftgetragene Partikel, sogenannte Aerosole, zu durchdringen, die gesundheitsgefährdend sind und zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen können.

„Sie gelangen eher in das Aerosol, wo sie neue Verbindungen mit neuen Wirkungen bilden. Es ist leicht vorstellbar, dass sich im Aerosol neue Substanzen bilden, die beim Einatmen schädlich wären. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um diese potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen anzugehen. ” sagt Henrik Grum. Kjærgaard.

Obwohl Aerosole auch das Klima beeinflussen, gehören sie zu den am schwierigsten in Klimamodellen zu beschreibenden. Laut den Forschern besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass wässrige Oxide die Anzahl der erzeugten Aerosole beeinflussen.

“Da das Sonnenlicht von den Aerosolen reflektiert und absorbiert wird, wirkt sich dies auf den Wärmehaushalt der Erde aus – den Anteil des Sonnenlichts, den die Erde absorbiert und in den Weltraum zurücksendet. Und wenn die Aerosole Substanzen absorbieren, wachsen sie und tragen zur Wolkenbildung bei, was den Planeten beeinträchtigt .” Klima auch”, sagt Co-Autor und PhD. Student, Eva R. Kjærgaard.

Die Wirkung der Verbindung muss weiter untersucht werden

Die Forscher hoffen, dass die Entdeckung von Wasseroxiden uns helfen wird, mehr über die Auswirkungen der von uns emittierten Chemikalien zu erfahren.

„Die meisten menschlichen Aktivitäten führen zur Freisetzung von Chemikalien in die Atmosphäre. Daher ist es wichtig, die Wechselwirkungen zu kennen, die die Atmosphärenchemie bestimmen, wenn wir in der Lage sein wollen, vorherzusagen, wie sich unsere Handlungen in Zukunft auf die Atmosphäre auswirken werden“, sagt der Co-Autor . und Postdoc, Christian H. Muller.

Weder er noch Henrik Grom Kiergaard sind jedoch besorgt über die neue Entdeckung: „Diese Verbindungen gab es schon immer – wir wussten nichts über sie. Aber die Tatsache, dass wir jetzt Beweise dafür haben, dass sich die Verbindungen bilden und für eine bestimmte Menge leben.“ Zeit bedeutet, dass es möglich ist, ihre Wirkung auf andere Weise zu untersuchen, gezielter zu reagieren und zu reagieren, wenn es sich als gefährlich herausstellt“, sagt Henrik Grum Kjærgaard.

„Die Entdeckung deutet darauf hin, dass es viele andere Dinge in der Luft geben kann, von denen wir noch nichts wissen. Tatsächlich ist die Luft um uns herum eine riesige, verworrene Reihe komplexer chemischer Reaktionen. Als Forscher müssen wir sie haben aufgeschlossen sein, wenn wir besser darin sein wollen, Lösungen zu finden“, schließt Jing Chen.


Lichtverstärkung beschleunigt chemische Reaktionen in Aerosolen


Mehr Informationen:
Torsten Berndt et al, Bildung von atmosphärischem Hydrotrioxid (ROOOH), Wissenschaften (2022). DOI: 10.1126/science.abn6012. www.science.org/doi/10.1126/science.abn6012

Präsentiert von der Universität Kopenhagen

das Zitat: New Type of Highly Reactive Substance Detected in Atmosphere (2022, 26. Mai) Abgerufen am 27. Mai 2022 von https://phys.org/news/2022-05-extremely-reactive-substance-atmosphere.html

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